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新疆维吾尔族自治区位于我国西北干旱地区,降雨量稀少且蒸发强烈,为了满足农作物生长需求,干旱地区的农业灌区经常使用地下水进行灌溉,而不合理开发利用地下水资源往往会导致众多环境问题,为了提高地下水资源的利用效率,迫切需要探究新疆灌区土壤水在包气带中的入渗运移特征。包气带作为地表水和地下水的关键联结带,对于包气带水分运动的研究一直是地下水科学界的热点问题,氢氧稳定同位素能够随水分运动,并且可以表征水分入渗、蒸发等过程,所以近年来稳定同位素技术已经成为研究包气带水分运移转化的重要手段。本文以新疆地区的霍城县灌区(伊犁河谷)和沙湾县灌区(玛纳斯河流域)作为试验区,为了研究不同岩性条件以及农作物类型对包气带水分迁移规律的影响,按照不同立地条件选取裸土区、荒漠区、农田区(按种植不同农作物,农田区可以分为玉米田、棉花田)作为试验点,野外试验与室内实验相结合,采用稳定同位素技术和数值模型方法,对不同田间土壤水的入渗运移和蒸发规律进行了分析,并在此基础上利用稳定同位素质量守恒法、水量守恒法、定位通量法和数值模型法计算了各个试验点灌溉入渗补给系数,主要取得了以下成果:(1)试验监测得灌溉前后黏土剖面含水率最大,细砂剖面氢氧稳定同位素较富集。根据总水头曲线得知裸土区、玉米田和棉花田分别在40cm、38cm、30cm处形成零通量面,并且零通量面以上同位素分馏效果明显,下部同位素较稳定;荒漠区在40cm处形成零通量面,但荒漠区在零通量面上下分馏效果都比较明显,表明在蒸发条件下,细砂剖面同位素分馏能力强于黏土剖面。(2)根据不同试验点的土壤蒸发线(δD和δ18O相关关系)得知裸土区的蒸发能力最强(蒸发线斜率为1.58),其次是荒漠区、棉花田、玉米田,造成此现象的原因是裸土区具有天然剖面,并得出结论相比于岩性来说,温度梯度对土壤蒸发能力的影响更大,而裸土区18O漂移大的原因可能是土壤颗粒对重分子的吸引力更大。(3)对比不同灌溉水源,地表水灌溉时土壤水中氢氧稳定同位素富集程度强于地下水灌溉,并计算得裸土区(地下水灌溉)灌溉水混合比例为29.3%,棉花田(地表水灌溉)灌溉水混合比例为40.5%。对比不同岩性剖面,细砂剖面土壤水中稳定同位素分馏能力强于黏土剖面。对比玉米田与棉花田得知,玉米田在距地表30cm以上土壤含水率均小于棉花田,而40cm以下玉米田含水率均大于棉花区,表明玉米田作物需水量大于棉花田。(4)利用不同方法对田间灌溉补给系数进行了估算,计算结果为:裸土区在灌溉后12天的灌溉入渗补给系数为0.290.31,玉米田在灌溉后13天的灌溉入渗补给系数为0.370.39,荒漠区在灌溉后10天的灌溉入渗补给系数为0.260.27,棉花田在灌溉后11天的灌溉入渗补给系数为0.340.40,利用数值模型方法计算得第二次灌溉入渗补给系数为0.39左右,进一步表明高水量、高频率的农田灌溉会使灌溉水入渗至深层土壤而使农作物无法充分吸收利用,造成地表水或地下水资源的浪费。